專利名稱：基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號(hào)檢測(cè)和模式識(shí)別領(lǐng)域，具體涉及基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取方法及裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)地處西太平洋沿岸，海底表層地基不穩(wěn)定，同時(shí)海底管線和水下結(jié)構(gòu)物長(zhǎng)期遭受介質(zhì)腐蝕、海流沖淘以及海上意外事故的影響，海底油氣管道容易產(chǎn)生缺陷和損傷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生爆管、油氣泄漏或平臺(tái)倒塌，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也造成海洋環(huán)境污 染。為了避免油氣泄漏等類似事故的發(fā)生，應(yīng)該對(duì)在役管道進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)，檢測(cè)管道壁中的潛在缺陷。我國(guó)在上世紀(jì)90年代已在淺海海域進(jìn)行了石油開(kāi)采，許多海底管線已服役了十多年，檢測(cè)和修復(fù)工作勢(shì)在必行。特征提取是計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理中的一個(gè)概念，它指的是使用計(jì)算機(jī)提取圖像信息，決定每個(gè)圖像的點(diǎn)是否屬于一個(gè)圖像特征。特征提取的結(jié)果是把圖像上的點(diǎn)分成不同的子集，這些子集往往屬于孤立的點(diǎn)、連續(xù)的曲線或者連續(xù)的區(qū)域。中國(guó)石油管道公司同國(guó)外某公司合作進(jìn)行了三軸高清漏磁檢測(cè)器的試驗(yàn)性應(yīng)用，該三軸高清漏磁檢測(cè)器利用四個(gè)三向霍爾傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的4線圈傳感器，能記錄三個(gè)獨(dú)立軸向的漏磁信號(hào)。在檢測(cè)數(shù)據(jù)中具有典型特征的金屬增加缺陷和三軸信號(hào)。通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)分析和開(kāi)挖驗(yàn)證結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)該信號(hào)特征明顯，顯著增強(qiáng)了對(duì)缺陷尺寸判斷的準(zhǔn)確性，提高了檢測(cè)精度，與開(kāi)挖檢測(cè)結(jié)果吻合度高。該檢測(cè)器可以很好的分析出管道內(nèi)的缺陷，但是因?yàn)槭褂玫膫鞲衅鞫?，采集?shù)據(jù)量大，對(duì)存儲(chǔ)模塊的容量要求也就更大，而且因?yàn)樵谔幚硎瞧骷?huì)發(fā)熱，因此由于數(shù)據(jù)量大，所以發(fā)熱更加嚴(yán)重。相比較于上述檢測(cè)器，基于單軸數(shù)據(jù)的缺陷提取裝置更小，對(duì)于存儲(chǔ)模塊容量要求也更小。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取方法及裝置，以達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只使用單軸數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，只存儲(chǔ)特征數(shù)據(jù)，大大減小存儲(chǔ)空間的目的?；趩屋S漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置，包括內(nèi)檢測(cè)裝置主體、磁鐵、單軸霍爾傳感器和控制單元電路板，所述的控制單元電路板包括模擬開(kāi)關(guān)、電壓跟隨器、低通濾波器、AD轉(zhuǎn)換模塊、DSP數(shù)據(jù)處理模塊、FPGA和缺陷特征存儲(chǔ)器，內(nèi)檢測(cè)裝置主體呈圓柱體，在其一端設(shè)置有第一磁鐵，其另一端設(shè)置有第二磁鐵，第一磁鐵和第二磁鐵為圓環(huán)體，并套于內(nèi)檢測(cè)裝置主體上，在所述的第一磁鐵和第二磁鐵之間設(shè)置有槽體，所述的槽體為圓環(huán)體，該槽體外表面上均勻的設(shè)置有凹槽，在所述的槽內(nèi)設(shè)置有單軸霍爾傳感器，所述的單軸霍爾傳感器的正面垂直于管道徑向。所述的凹槽的個(gè)數(shù)為10 40個(gè)。所述的槽內(nèi)設(shè)置有單軸霍爾傳感器的個(gè)數(shù)為I 12個(gè)。
采用缺陷特征存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，只存儲(chǔ)缺陷特征數(shù)據(jù)。一種采用基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置的缺陷特征提取方法，其特征在于步驟如下步驟I、DSP數(shù)據(jù)處理模塊讀取從管道內(nèi)檢測(cè)裝置采集得到的瞬變單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)融合和插值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理形成漏磁曲線；步驟2、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)檢測(cè)到的單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行去除噪聲，信號(hào)增強(qiáng)處理；步驟3、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中將磁場(chǎng)信號(hào)通過(guò)映射轉(zhuǎn)換為像素信號(hào)，轉(zhuǎn)化為灰度圖像；步驟4、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中判斷當(dāng)前單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)中是否存在有缺陷 的區(qū)域，即此刻檢測(cè)的值與前一個(gè)采樣值做差，若差值大于設(shè)定值，則對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行特征提取，執(zhí)行步驟5，若差值小于設(shè)定值，則執(zhí)行步驟9 ；步驟5、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)像素圖像進(jìn)行再次濾波，通過(guò)計(jì)算設(shè)定一個(gè)像素閾值，通過(guò)此像素閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值處理，將圖像轉(zhuǎn)換為黑白二色圖像；步驟6、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)圖像進(jìn)行操作，通過(guò)使用鏈碼確定單軸漏磁數(shù)據(jù)圖像缺陷的邊界；步驟7、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中根據(jù)已得出缺陷邊界的圖像和漏磁曲線的采樣間距分別求出缺陷的長(zhǎng)、寬、周長(zhǎng)、面積和深度；步驟8、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)缺陷特征根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，并保存結(jié)果；步驟9、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中若繼續(xù)進(jìn)行特征分析，回到步驟4繼續(xù)執(zhí)行；若不繼續(xù)進(jìn)行特征分析，則結(jié)束。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取方法及裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、只使用單軸數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取、只存儲(chǔ)特征數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)空間小的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明一種實(shí)施例基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置結(jié)構(gòu)圖；圖中，I-內(nèi)檢測(cè)裝置主體；2_第一磁鐵；3_第二磁鐵；4-凹槽；5-槽體；6_單軸霍爾傳感器；7_控制單元電路板；圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例磁化特性曲線圖；圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例單軸霍爾傳感器在管道中的示意圖；圖中，601-管壁；602_鐵刷；603_缺陷；604_單軸霍爾傳感器；605_第一磁鐵；606-第二磁鐵；607_軛鐵；圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例控制單元電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例數(shù)據(jù)采集電路原理圖；圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例控制單元電路原理圖；圖7為本發(fā)明一種實(shí)施例漏磁檢測(cè)流程圖；圖8為本發(fā)明一種實(shí)施例漏磁曲線圖；圖9為本發(fā)明一種實(shí)施例四連通和八連通圖，圖中，A圖為四連通圖，B圖為八連通圖；圖10為本發(fā)明一種實(shí)施例管道缺陷邊界和區(qū)域圖，圖中，A圖為原區(qū)域圖，B圖為四連通的邊界和區(qū)域圖，C圖為八連通的邊界和區(qū)域圖；圖11為本發(fā)明一種實(shí)施例鏈碼的連通性圖，圖中，A圖為四連通示意圖，B圖為八連通示意圖，C圖為四連通鏈碼示意圖，D圖為八連通鏈碼示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步描述。圖I為本發(fā)明一種實(shí)施例基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置結(jié)構(gòu)圖，該裝置基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取，包括內(nèi)檢測(cè)裝置主體、磁鐵、單軸霍爾傳感 器和控制單元電路板，所述的控制單元電路板包括模擬開(kāi)關(guān)、電壓跟隨器、低通濾波器、AD轉(zhuǎn)換模塊、DSP數(shù)據(jù)處理模塊、FPGA和缺陷特征存儲(chǔ)器，內(nèi)檢測(cè)裝置主體呈圓柱體，在其一端設(shè)置有第一磁鐵，其另一端設(shè)置有第二磁鐵，第一磁鐵和第二磁鐵為圓環(huán)體，并套于內(nèi)檢測(cè)裝置主體上，在所述的第一磁鐵和第二磁鐵之間設(shè)置有槽體，所述的槽體為圓環(huán)體，該槽體外表面上均勻的設(shè)置有凹槽，在所述的槽內(nèi)設(shè)置有單軸霍爾傳感器，所述的單軸霍爾傳感器的正面垂直于管道徑向。所述的凹槽的個(gè)數(shù)為10 40個(gè)。所述的槽內(nèi)設(shè)置有單軸霍爾傳感器的個(gè)數(shù)為I 12個(gè)。漏磁場(chǎng)產(chǎn)生的原因是磁通路中的磁通密度發(fā)生改變、磁力線發(fā)生彎曲，該現(xiàn)象的產(chǎn)生是建立在鐵磁性材料高磁導(dǎo)率特性基礎(chǔ)上的，利用霍爾元件檢測(cè)漏磁場(chǎng)可獲知缺陷存在情況。閉合磁路內(nèi)的鐵磁性材料在激勵(lì)源的作用下被磁化后，如果鐵磁性材料是均勻連續(xù)的各向同性介質(zhì)，大部分磁力線將被約束在材料內(nèi)部，材料表面幾乎沒(méi)有磁力線穿出。當(dāng)材料的內(nèi)部或表層存在缺陷時(shí)，由于鐵磁材料的高磁導(dǎo)率與缺陷處填充的介質(zhì)(一般是空氣)的磁導(dǎo)率存在很大差異。在尚未飽和的情況下，且缺陷占據(jù)的比例較小，材料剩余的連續(xù)部分仍能容納全部磁通量，那么磁通將優(yōu)先從磁阻較小的材料內(nèi)通過(guò)，只是材料內(nèi)部的磁通密度變大。在近飽和磁化的情況下，當(dāng)缺陷的尺寸較大時(shí)，缺陷附近的磁通密度難以增力口，部分磁通會(huì)從缺陷部位溢出，穿越缺陷周圍的空氣再進(jìn)入材料，從而形成漏磁通。例如在剖面面積為S的鋼板上存在缺陷，缺陷的截面積為AS，則缺陷區(qū)域鋼板的剩余面積為S-AS。若磁化場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為定值H，鋼板內(nèi)無(wú)缺陷處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。通過(guò)鋼板截面的總磁通為4=BS，在缺陷處理應(yīng)變?yōu)?=B’*(S-AS)，即
缺陷處的磁感應(yīng)強(qiáng)度因缺陷的存在而增大，但是因?yàn)椴牧辖柡?，從磁化?br> 線圖中可以得出磁導(dǎo)率U趨于下降，AB=B' -B的變化范圍很小。實(shí)際的磁通量為
O’ =B’ *(S-AS) ^B*(S-AS)<0,所以必然有一部分磁通從材料中泄露到周圍的介質(zhì)中。
根據(jù)邊界磁通連續(xù)的原理，鋼板外表面的磁通Bs為A = A +式中，U s為空氣的相對(duì)磁
導(dǎo)率，ii為鋼板的相對(duì)磁導(dǎo)率，B為鋼板內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。其磁化特性曲線如圖I所示。圖3為本發(fā)明實(shí)施例單軸霍爾傳感器在管道中的示意圖，通過(guò)單軸霍爾傳感器的探頭探測(cè)裝置兩端磁鐵之間的磁場(chǎng)信號(hào)。圖4為本發(fā)明實(shí)施例控制單元電路板的結(jié)構(gòu)示意圖，單軸霍爾傳感器選用ss495，本實(shí)例中供電電壓為5VDC，供電電流在供電電壓為5VDC時(shí)的典型值為7. OmA，所以功耗低，輸出方式是比率線性，可反應(yīng)于正的或負(fù)的磁場(chǎng)。本發(fā)明實(shí)施例中的槽體上均勻分布有22個(gè)凹槽，且每個(gè)凹槽內(nèi)設(shè)置有4個(gè)單軸霍爾傳感器，每個(gè)單軸霍爾傳感器正面垂直于管道徑向，即共使用88個(gè)單軸霍爾傳感器。每個(gè)單軸霍爾傳感器ss495共有3個(gè)引腳，I號(hào)和2號(hào)引腳分別連接5VDC和模擬地，3號(hào)引腳是輸出引腳，連接到模擬開(kāi)關(guān)的輸入端。單軸霍爾傳感器采集到的信號(hào)通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)，電壓跟隨器和低通濾波器之后進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換模塊。因?yàn)锳D轉(zhuǎn)換模塊要求輸入的是單路信號(hào)，而單軸霍爾傳感器采集到的是多路的磁場(chǎng)信號(hào)。因此需要通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行從多路到單路的轉(zhuǎn)換。模擬開(kāi)關(guān)選用⑶4067，⑶4067是數(shù)字控制模擬開(kāi)關(guān)，具有低導(dǎo)通阻抗，低截止漏電流和內(nèi)部地址譯碼的特征。另外，在整個(gè)輸入信號(hào)范圍內(nèi)，導(dǎo)通電阻保持相對(duì)穩(wěn)定。⑶4067是16通道開(kāi)關(guān)，每一片⑶4067有IO 115這16個(gè)輸入通道，有四個(gè)二進(jìn)制輸入端AO A3和控制端C，輸入的任意一個(gè)組合可選擇一路開(kāi)關(guān)，當(dāng)C = I時(shí)，表示關(guān)閉所有的通道。本發(fā)明實(shí)施例中，使用6片⑶4067，可以允許通道數(shù)為96，第I 5片⑶4067，每片的IO 114連接15個(gè)單軸霍爾傳感器ss495的輸出端，每片的最后一個(gè)通道115輸入端經(jīng) 一電阻接地，作為零點(diǎn)，防止器件的熱特性引起的零點(diǎn)漂移，第6片⑶4067的IO 112連接13個(gè)單軸霍爾傳感器輸出端，最后三個(gè)輸入端13 115連接在一起，并經(jīng)一個(gè)電阻接地。每個(gè)模擬開(kāi)關(guān)的輸出端連接一個(gè)電壓跟隨器，起到緩沖、隔離、提高帶載能力的作用。在本實(shí)施例中由運(yùn)算放大器TL082構(gòu)成電壓跟隨器，6片⑶4067的輸出端0連接TL082的3號(hào)引腳，即TL082的同相輸入端。每個(gè)電壓跟隨器輸出端連接一個(gè)RC低通濾波器，濾除信號(hào)中的高頻噪聲，TL082的I號(hào)腳作為輸出引腳連接RC低通濾波器的電阻一端。AD采樣模塊選用美國(guó)ADI公司的AD7606，AD7606是16位、6通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置模擬輸入箝位保護(hù)、二階抗混疊濾波器、跟蹤保持放大器、16位電荷再分配逐次逼近型ADC、靈活的數(shù)字濾波器、2. 5V基準(zhǔn)電壓源、基準(zhǔn)電壓緩沖以及高速串行和并行接口。本發(fā)明實(shí)施例中采用6片采樣模塊，每個(gè)AD7606采用5V單電源供電，RC低通濾波器的電容一端連接到AD7606的六個(gè)模擬信號(hào)輸入端V1 V6 (第I片AD米樣模塊的電容一端Vl連接到AD7606的六個(gè)模擬信號(hào)輸入端VI，以此類推，直至第6片AD采樣模塊)，模擬轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)采用16位并行輸出方式，由AD7606的DB(TDB15端輸出。圖6為本發(fā)明實(shí)施例控制單元電路原理圖，控制單元采用FPGA+DSP方式。FPGA負(fù)責(zé)控制AD采樣模塊，在DSP通過(guò)編寫好的算法程序進(jìn)行特征提取等操作。在發(fā)明實(shí)施例中，低層信號(hào)預(yù)處理算法所處理的數(shù)據(jù)量大，對(duì)處理的速度要求高，但運(yùn)算結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，適用于FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，這樣同時(shí)兼顧速度和靈活性。高層處理算法的特點(diǎn)是所處理的數(shù)據(jù)量較低層算法少，但算法的控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于用運(yùn)算速度高、尋址方式靈活、通信機(jī)制強(qiáng)大的DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。FPGA 采用 CycloneIII 系列的 EP3C25F324C8N 型號(hào)。由 FPGA 控制 AD 轉(zhuǎn)換，AD 轉(zhuǎn)換后的16位并行數(shù)據(jù)DB0 DB15送給FPGA的IO接口中的DB0 DB15。DSP數(shù)據(jù)采集模塊選用TI公司的TMS320C6713為主控制器，在本發(fā)明實(shí)施例中，DSP通過(guò)EMIF接口(即EDO ED31)分別與FPGA、SDRAM連接，DSP、FPGA和SDRAM —同使用數(shù)據(jù)總線ED0 ED31，以及地址總線EA2飛A21。信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)入DSP，通過(guò)下載到DSP內(nèi)的程序進(jìn)行去噪，圖像增強(qiáng)，將單軸霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓信號(hào)向像素圖的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行缺陷的特征提取和缺陷分類操作，最后將管道缺陷特征和缺陷分類情況保存到存儲(chǔ)器里。在FPGA內(nèi)部生成一個(gè)數(shù)據(jù)寬度為32bit，深度為512的異步FIFO模塊，作為數(shù)據(jù)輸出緩存，緩存經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，半滿標(biāo)志HALF_FULL卿INT4 口)連接到TMS320C6713的中斷INT4，F(xiàn)IFO半滿時(shí)，DSP通過(guò)數(shù)據(jù)總線ED0 ED31從FPGA的IO 口中讀取緩存的數(shù)據(jù)，進(jìn)行特征提取后，再通過(guò)數(shù)據(jù)總線ED(TED31將特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SDRAM中，因此需要將TMS320C6713 的 EMIF 接口 ED0 ED31 引腳與 SDRAM 的 DQ0 DQ31 引腳。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SDRAM 選用 MT48LC2M32B2TG，容量為 64Mb :x32 的 SDRAM，MT48LC2M32B2TG為512Kx32x4banks。在本實(shí)施例中只是存儲(chǔ)特征數(shù)據(jù)，所以大大減小了存儲(chǔ)空間。 本文發(fā)明提供了一種基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取方法，該方法是利用管道內(nèi)檢測(cè)裝置在管道內(nèi)巡檢時(shí)獲得的缺陷漏磁數(shù)據(jù)中的單軸數(shù)據(jù)，對(duì)其磁場(chǎng)分部進(jìn)行分析，并通過(guò)簡(jiǎn)單算法對(duì)缺陷的特征進(jìn)行提取，并最終通過(guò)所提取的缺陷特征，對(duì)缺陷進(jìn)行分類。圖7為本發(fā)明實(shí)施例漏磁檢測(cè)流程圖，該方法按如下步驟進(jìn)行步驟I、DSP數(shù)據(jù)處理模塊讀取從管道內(nèi)檢測(cè)裝置采集得到的瞬變單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)融合和插值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理形成漏磁曲線；圖8為本發(fā)明一種實(shí)施例漏磁曲線圖，本發(fā)明實(shí)施例采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)按時(shí)序獲得的若干觀測(cè)信息，在一定準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合，以完成所需的決策和評(píng)估任務(wù)而進(jìn)行的信息處理技術(shù)。本發(fā)明實(shí)施例采用插值的方法用來(lái)填充圖像變換時(shí)像素之間的空隙。在離散數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上補(bǔ)插連續(xù)函數(shù)，使得這條連續(xù)曲線通過(guò)全部給定的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)。利用該方法可通過(guò)函數(shù)在有限個(gè)點(diǎn)處的取值狀況，估算出函數(shù)在其他點(diǎn)處的近似值。步驟2、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)檢測(cè)到的單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行去除噪聲，信號(hào)增強(qiáng)處理；步驟3、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中將磁場(chǎng)信號(hào)通過(guò)映射轉(zhuǎn)換為像素信號(hào)，轉(zhuǎn)化為灰度圖像；根據(jù)傳感器的排布特征，求出每?jī)蓚€(gè)檢測(cè)傳感器的排列間距，由于使用的是沿圓柱體外表面圓周均勻分布探頭的管道漏磁內(nèi)檢測(cè)器對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，所以檢測(cè)器沿管道軸向各探頭的采樣間距為(Cltl=排布周長(zhǎng)/霍爾傳感器個(gè)數(shù));根據(jù)檢測(cè)器推進(jìn)速度得出每一路檢測(cè)數(shù)據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)的間隔(Ttl ;由于傳感器排布原因?qū)е虏襟E3中的圖像I中磁力線之間存在間距Cltl，本發(fā)明實(shí)施例采用插值的方法用來(lái)填充圖像變換時(shí)像素之間的空隙，根據(jù)插值的程度計(jì)算軸向漏磁數(shù)據(jù)的新的間距為Cl1，如果在每?jī)山M霍爾傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)間通
過(guò)插值算法插入n組新數(shù)據(jù)，那么新的間距=^l;
n步驟4、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中判斷當(dāng)前單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)中是否存在有缺陷的區(qū)域，即此刻檢測(cè)的值與前一個(gè)采樣值做差，若差值大于設(shè)定值25. 6，則對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行特征提取，執(zhí)行步驟5，若差值小于設(shè)定值25. 6，則執(zhí)行步驟9 ;其中的設(shè)定值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定。
步驟5、對(duì)步驟4中的圖像進(jìn)行黑白二值濾波處理設(shè)定一個(gè)像素閾值P。，若原來(lái)的像素P〈Pc)，則將該處的像素置為0 ;若原來(lái)的像素PWtl,則將該處的像素置為I，記為圖像II。設(shè)一幅圖像的灰度值為O、級(jí)，灰度值i的像素為Iii,然后用k將其分成兩組c0={0 k}和C1=Ik+1 m}，兩組間的方差為
權(quán)利要求
1.基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置，包括內(nèi)檢測(cè)裝置主體、磁鐵、單軸霍爾傳感器和控制單元電路板，所述的控制單元電路板包括模擬開(kāi)關(guān)、電壓跟隨器、低通濾波器、AD轉(zhuǎn)換模塊、DSP數(shù)據(jù)處理模塊、FPGA和缺陷特征存儲(chǔ)器，其特征在于內(nèi)檢測(cè)裝置主體呈圓柱體，在其一端設(shè)置有第一磁鐵，其另一端設(shè)置有第二磁鐵，第一磁鐵和第二磁鐵為圓環(huán)體，并套于內(nèi)檢測(cè)裝置主體上，在所述的第一磁鐵和第二磁鐵之間設(shè)置有槽體，所述的槽體為圓環(huán)體，該槽體外表面上均勻的設(shè)置有凹槽，在所述的槽內(nèi)設(shè)置有單軸霍爾傳感器，所述的單軸霍爾傳感器的正面垂直于管道徑向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置，其特征在于所述的凹槽的個(gè)數(shù)為10 40個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置，其特征在于所述的槽內(nèi)設(shè)置有單軸霍爾傳感器的個(gè)數(shù)為I 12個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置，其特征在于采用缺陷特征存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，只存儲(chǔ)缺陷特征數(shù)據(jù)。
5.一種采用基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取裝置的缺陷特征提取方法，其特征在于步驟如下 步驟I、DSP數(shù)據(jù)處理模塊讀取從管道內(nèi)檢測(cè)裝置采集得到的瞬變單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)融合和插值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理形成漏磁曲線； 步驟2、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)檢測(cè)到的單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行去除噪聲，信號(hào)增強(qiáng)處理； 步驟3、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中將磁場(chǎng)信號(hào)通過(guò)映射轉(zhuǎn)換為像素信號(hào)，轉(zhuǎn)化為灰度圖像； 步驟4、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中判斷當(dāng)前單軸漏磁場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)中是否存在有缺陷的區(qū)域，即此刻檢測(cè)的值與前一個(gè)采樣值做差，若差值大于設(shè)定值，則對(duì)缺陷區(qū)域進(jìn)行特征提取，執(zhí)行步驟5，若差值小于設(shè)定值，則執(zhí)行步驟9 ； 步驟5、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)像素圖像進(jìn)行再次濾波，通過(guò)計(jì)算設(shè)定一個(gè)像素閾值，通過(guò)此像素閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值處理，將圖像轉(zhuǎn)換為黑白二色圖像； 步驟6、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)圖像進(jìn)行操作，通過(guò)使用鏈碼確定單軸漏磁數(shù)據(jù)圖像缺陷的邊界； 步驟7、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中根據(jù)已得出缺陷邊界的圖像和漏磁曲線的采樣間距分別求出缺陷的長(zhǎng)、寬、周長(zhǎng)、面積和深度； 步驟8、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中對(duì)缺陷特征根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，并保存結(jié)果； 步驟9、在DSP數(shù)據(jù)處理模塊中若繼續(xù)進(jìn)行特征分析，回到步驟4繼續(xù)執(zhí)行；若不繼續(xù)進(jìn)行特征分析，則結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明基于單軸漏磁數(shù)據(jù)的管道缺陷特征提取方法及裝置，該裝置包括內(nèi)檢測(cè)裝置主體、磁鐵、單軸霍爾傳感器和控制單元電路板，所述的控制單元電路板包括模擬開(kāi)關(guān)、電壓跟隨器、低通濾波器、AD轉(zhuǎn)換模塊、DSP數(shù)據(jù)處理模塊、FPGA和缺陷特征存儲(chǔ)器。管道缺陷特征提取方法只使用管道內(nèi)檢測(cè)裝置的單軸數(shù)據(jù)作為特征提取的數(shù)據(jù)，通過(guò)磁場(chǎng)強(qiáng)度和像素的映射關(guān)系將單軸漏磁數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像形式，并對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，通過(guò)判斷找出缺陷的可能位置，再用一個(gè)檢測(cè)閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，通過(guò)連通和鏈碼確定缺陷的邊界，并根據(jù)內(nèi)檢測(cè)器的傳感器排布確定缺陷類型。
文檔編號(hào)G01N27/83GK102706955SQ20121017782
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者馮健, 劉金海, 盧森驤, 張化光, 殷宇殿, 汪剛, 譚亮, 馬大中, 高丁 申請(qǐng)人:東北大學(xué)